基于FPGA硬件JPEG壓縮器的無線膠囊內窺鏡系統(tǒng).pdf

1、隨著消化道疾病逐漸成為困擾人們健康的一大主要原因，消化道疾病的檢測技術也隨之快速發(fā)展。無線膠囊內窺鏡克服了傳統(tǒng)探頭內窺鏡檢測過程及其痛苦、存在創(chuàng)傷等弊病，成為消化道疾病的檢測和治療的發(fā)展趨勢。自2000年Given Image公司推出全球第一款無線膠囊內窺鏡，無線膠囊內窺鏡在姿態(tài)控制、膠囊定位、能量供給、圖像采集等各方面都有很大的發(fā)展。但無線內窺鏡應用于消化道疾病診斷和治療還需要進一步提高其功能性和性能。
　　本文依托于國家自然科

2、學基金項目（No.31271069）、國家自然科學基金青年基金(No.30800235)和上海交通大學醫(yī)工（理）交叉基金（No.YG2013MS24），針對無線膠囊內窺鏡圖像采集和能量供給兩個方面進行了深入研究，研制出一種基于FPGA硬件JPEG壓縮器的無線膠囊內窺鏡系統(tǒng)原型樣機。該系統(tǒng)一方面通過采用體外無線供能的方式，消除現(xiàn)有無線膠囊內窺鏡工作時間短的缺陷，另一方面通過FPGA內部集成硬件JPEG壓縮器，提高了無線膠囊內窺鏡的圖像采集

3、幀率，能夠達到8~10幀的采集幀率。理論上可用于消化道連續(xù)視頻采集，為研制診療膠囊系統(tǒng)提供了可靠試驗平臺。
　　論文從以下幾個方面對無線膠囊內窺鏡系統(tǒng)進行了闡述：
　　首先針對整個系統(tǒng)涉及的關鍵技術如圖像采集、無線傳輸和能量供給等進行理論分析，提出合理的設計方案。
　　其次根據系統(tǒng)方案設計，從硬件和軟件方面詳細介紹無線膠囊內窺鏡系統(tǒng)的實現(xiàn)。硬件部分設計要包括體內圖像膠囊和便攜式接收器的設計以及無線供能的實現(xiàn)。按照功能模

4、塊進行劃分，具體介紹了CMOS圖像采集模塊、NRF無線傳輸模塊、SD卡存儲模塊、FT245_USB傳輸模塊和無線供能模塊等主要模塊。軟件部分從三大部分體內圖像膠囊控制系統(tǒng)、便攜式接收器軟件系統(tǒng)和PC端MFC應用軟件進行介紹。并具體介紹了系統(tǒng)內部模塊實現(xiàn)和控制流程。
　　針對無線膠囊內窺鏡系統(tǒng)涉及的關鍵算法：基于 FPGA的JPEG壓縮算法，本文從算法原理和F P GA實現(xiàn)兩個方面進行了詳細闡述。算法具體涉及了二維離散余弦變換器、頻